火焰加热封头装置的探讨及实施

2014-07-01韩峰

机械工程师 2014年4期

关键词：变位支撑架封头

韩峰

（东方电气〈广州〉重型机器有限公司，广州511455）

火焰加热封头装置的探讨及实施

韩峰

（东方电气〈广州〉重型机器有限公司，广州511455）

以某产品封头的内壁堆焊进行说明，介绍了一种适用于多种尺寸封头堆焊时的火焰加热器的设计方案，为进一步的工装设计提供了思路。

封头内壁堆焊；可调节火焰加热器；设计方案；实施

1 产品结构和工艺要求

核电产品中的容器都有圆形或椭圆形封头，需要对内壁进行不锈钢或镍基堆焊，工艺要求在堆焊时需要对堆焊面进行预热及堆焊完成后进行后热等热处理。由于要对整个封头的球形内壁进行堆焊，而焊机机头只能实现上下、左右二维运动，因此，需要封头作旋转运动，从而形成球形分布的焊道。所以，在堆焊工位的布置时，（如图1）需要将封头固定在焊接变位器上，使其随着变位器的工作台旋转和前后转动。

图1 内壁堆焊工艺方案

由于焊接变位器工作台旋转使得封头绕着轴线转动，而对封头加热的火炬却不能随着变位器的平台转动，而且要对封头进行均匀加热。

为了满足工艺要求，需要设计和制造相应的工艺装备，下面仅以某产品封头内壁堆焊预热、后热的工艺装备设计方案为例进行说明：

该工件内径为φ2 076 mm，最小壁厚115 mm，高度为1 417 mm，质量为5 100 kg，内壁需要堆焊不锈钢。根据工件重量选择使用20 t·m的焊接变位器。堆焊时的工件表面温度分布尽可能均匀，要求火炬离工件外壁的距离应保持一致，同时根据火炬加热时的覆盖范围，可增减火炬的数量。

2 工装方案确定

从拟定的工艺方案，我们可以看到封头与裙座、加热火炬固定在支撑架上，虽然随着工作台翻转，但不随着转动，以达到工件旋转、对工件外壁进行均匀加热的目的。

2.1 工装设计方案中需要解决的问题

1）加热器的固定方式。加热器不随工作台旋转。

2）连接燃气的方式。工作台旋转时，进入变位器的燃气管道不会随着工作台旋转，否则燃气管道将会缠绕在一起，最终将管道损坏。

3）根据加热工件尺寸变化，可调整范围。

2.2 解决方案

在进行工装方案设计时，将以上问题划分成每一个小的模块，通过分别解决每个模块，从而实现每个模块的功能，最终使整体方案得以实现。

1）加热火炬支撑架的固定装置要承受加热器支架和加热器的重量，不能随着工作台旋转，但要随着变位器翻转（如图2），能够翻转的极限位置为0°～90°。

2）燃气管道相对于地面是静止的，虽然随着加热火炬的支撑架作摆动，但自身不随着工作台转动，并将燃气送到工作台表面上的燃烧器。

设计方案为：外接管道与截止阀相连接，燃气通过管道进入缓冲器，最后经过分配器将其输送到各个燃烧器。为了防止管道在变位器翻转时变形，在管道与主轴内孔之间安装了一块固定板，支撑着燃气管道。

3）燃烧器需要布置在支撑架上，保持与封头外壁有最佳的距离，使燃气得以充分燃烧，但由于使用固定的支撑架，不能满足产品尺寸和结构在一定范围内的变化，所以在支撑架的设计时，考虑可以变化的形式。设计方案为：采用连杆机构作为可以变化尺寸和结构的支撑架，通过变化连杆的长度及转动角度，使其连杆与加热的容器保持最佳的距离（如图3所示）。